专利

美国密尼苏达大学的J.R.Leger等人发明一种用于激光谐振腔的相位畸变补偿元件。这种元件补偿激光相位畸变的方法是激光器发出第一和第二光束,第一束光通过第一个激光束补偿元件,对激光束通过第一个元件产生的相位畸变进行补偿。第二激光束通过第二激光元件产生的畸变进行补偿。两束通过相位补偿的激光束合成产生相干图形。产生表示干涉图形的夏杂的相位共轭函数。把表示复杂相位共轭的图形加在相位畸变补偿元件上,因此大大地降低了激光束的相位差。(美国专利号:5627847)     

用非线性相位共轭技术实时补偿大气湍流的影响

通过非线性光学相位共轭使严重变形光束恢复到它们原来无象差状态。这种能力已经得到了充分的论证。这类相位共轭技术对实时修正光束象差有着巨大的潜力,实时修正大气湍流所引起的光束畸变也主要期望于这种技术。休斯研究实验室首先论证了光学相位共轭技术对大气湍流引起的严重畸变波面的动态修正能力。有关研究人员说,他们的技术能够在     

采用深度学习校正畸变涡旋光束的方法综述(特邀)

涡旋光束是一种携带轨道角动量的新型结构光场,在超大容量光通信、遥感探测等领域有着广阔的应用前景。涡旋光束在大气等非均匀介质中传输时会产生波前畸变,使得其携带的轨道角动量发生改变,对实际应用产生不利影响,因此需要引入自适应光学波前校正技术对其进行畸变校正。综述了近年来国内外学者在涡旋光束自适应畸变校正方面的研究进展,首先简要介绍了当前较为成熟的涡旋光束畸变校正技术,包括高斯光束探针与波前传感相结合、相位恢复算法与面阵探测技术相结合等技术方案;然后着重介绍了基于深度学习的新型涡旋光束畸变校正技术,包括泽尼克多项式系数反演、湍流相位屏反演等,同时讨论了将深度学习用于涡旋光束畸变校正的优势及局限性;最后展望了涡旋光束自适应畸变校正技术的发展趋势。     

用激光操纵凝聚体

美国标准和技术研究院研究人员已用激光在玻色-爱因斯坦凝聚体具有相同量子态的超冷原子云上书写然后读出量子力学位相图案。 他们用激光技术产生并研究孤子稳定的局域密度变化，因为原子在凝聚体中充当非线性材料，孤子几乎没有损耗地传播。 研究人员用“光学相位印记”书写位相图案，用一台589 nm波长、20 mW液体染料激光器，此波长稍小于凝聚体钠原子的原子共振波长。他们将光束通过掩模聚焦在凝聚体上。掩模生成光图案，该图案改变描述凝聚体的波函数。但为生成孤子，仅需用刀片将光束遮去一半。 为了读出生成的图案，研究人员采用激光物质波干涉测量术。这涉及两束约1 mW反向传播液体染料激光束，这两束激光束与原子共振频率差2 GHz，两激光束间差100 kHz。当脉冲进入凝聚体时，光子沿光束移动原子。原子波相互干涉，干涉图案揭示凝聚体新波函数的位相分布。 结合这两种技术，研究人员演示了将位相台阶刻印到凝聚体的波函数，生成孤子。 这种激光技术的未来应用可能包括孤子非线性动力学的研究，试图产生量子旋涡。     

利用内腔变形反射镜补偿激光器畸变的研究

固体激光器中,增益介质由于热沉积产生的热畸变严重影响了激光器的稳定性和输出功率以及光束质量。为了补偿激光器腔内畸变,采用了一种利用变形反射镜作为内腔反射镜的方法,运用静电力作用于变形薄膜反射镜,来改变谐振腔的结构。从外部引入一束参考光通过激光腔,利用波前探测器可测得腔内畸变对参考光的影响,并利用变形反射镜校正此畸变。实验结果表明,该方法能对腔内畸变进行有效的补偿,提高激光器的输出功率及光束质量。     

拉盖尔-高斯光束空间传播波前畸变的RMS评估

定量评估拉盖尔-高斯(LG,Laguerre-GAUSS)光束在大气湍流中传输的相位畸变,对 补偿和提高轨道角动量(OAM,Orbital angular momentum)自由空间光通信的质量具有重 要作用。提出将Zernike多项式导出的LG光束波前畸变的均方根(RMS) 作为光束传播的相位畸变评估指标,并在仿真实验中采用分谐波(SH)随机相位屏模拟大气湍 流。 通过Matlab仿真方法对携带不同拓扑荷值的LG光束在湍流中传输的波前畸变(WFD)的RMS进行 分析和讨论。仿真结果表明,利用SH波法产生的随机相位屏比快速傅里叶变换(FFT)法更接 近 实际的大气湍流;受大气湍流影响,LG光束的相位受到破坏,且其损伤程度与光束传输距 离﹑光束携带OAM数l有关;WFD的RMS计算结果与相位仿真结果一致,作为算例,OAM数分别为l＝1、3和5的LG光束传输500m后的WFD的RMS值 依次对应为0.004、0.004和0.005,显示波前畸变愈加严重;对l为1的LG 光束,随着传输距离从500m增大到4500m,其WFD的 RMS值由0.004增大到0.005,也表明WFD更加严重。因 此,RMS定量评估方法可以较为准确和客观地反映LG光束WFD的规 律。     

专利

美国波音公司的 P.J.De Groat等人发明一种用于光雷达的连续条纹对比仪,此仪器由两台激光器组成,两台激光器的波长都与中心波长分开相等的量,但是方向相反.一个光束合成器件接收两束激光光束并输出被合成的组合光束.当光被目标散射并与部分组合光束干涉形成干涉光束,实现干涉光束的相位调制,也就在中心频率两侧相反方向得到线性调谐的两束激光.输出的干相信号与条纹对比度成正比.(美国专利号:5371587)     

采用相位共轭和波前探测技术的高精度瞄准方法

介绍了一种基于相位共轭和波前探测技术的小于(1)μrad精度的光束瞄准方法.使用角锥棱镜阵列作为相位共轭器件,与哈特曼波前探测器探测发射光束和信标光束波前,能有效克服阵列中角锥棱镜之间的平移相差和充分利用角锥棱镜附加相位的对称特性,哈特曼波前探测器测量的角锥棱镜反射光束的相位是入射光束相位的共轭,测量波前可以用来精确标...     

向列液晶中的光控永久光栅

液晶中的光折变光栅在数据存储、实时全息术、干涉测量、光放大、相位共轭、光学图像处理和光束操控等领域具有潜在的应用价值。通过二波耦合的方法在掺C60的向列液晶中记录了永久光栅,该光栅的衍射特性能够被外加直流电场或以任意角度入射的、与记录光强度相当的一束平面光波控制。为了进一步了解光栅建立的机制,研究了在恒定外加直流电场下的电流动态过程,从而证明该光栅源于表面电荷的光调制。     

液晶闪耀光栅波前相位测量方法

电控液晶光栅在卫星激光通信、激光雷达的光束指向应用中具有体积小、光束灵活可控的优势。而获取电控液晶光栅对光波前的相位调制分布则是评价液晶光栅性能的关键。提出液晶光栅调制波前相位的共轭移相干涉测量技术,通过实验对比验证了实测远场分布与近场相位计算远场分布的一致性,由此可实现由近场相位测量的光束指向控制新方法。     

熔融石英中实现高效率的百毫焦受激布里渊散射

固体布里渊增益介质是目前实现高稳定、高重复频率受激布里渊散射(SBS)的重要光学元件，能够产生高光束质量的相位共轭光。然而，不同于被广泛研究的液体布里渊增益介质，目前针对固体布里渊增益介质如何产生高效率高能量的SBS尚无成熟的研究。近日，笔者团队以块状熔融石英作为布里渊增益介质，在高强度纳秒激光脉冲泵浦下，围绕熔融石英中的SBS能量转换效率和损伤阈值与泵浦光纵模的关系开展了研究，实现了最高单脉冲能量183.1 mJ、反射率为81.0%、斜效率高达85.8%的相位共轭光输出。该研究结果对于实现高功率全固态的SBS相位共轭镜，进而提升脉冲激光器的输出功率水平、获得高稳定高效率的SBS运转具有重要的指导意义。     

KNSBN晶体中双光束自泵浦相位共轭及其自脉动和混沌现象

本文报道两束He-Ne激光在掺铈的钾纳铌酸锶钡(KNSBN)光折变晶体中产生双光束自泵浦相位共轭光,并首次观察到它们相互耦合而产生自脉动和混沌行为,对此现象进行了研究和理论分析。     

布里渊增强四波混频研究的进展

当一个布里渊频移的信号在布里渊激活介质中与两束相反方向传播的强泵浦光相互作用时,将产生一个随时间指数增长的共轭场,直到它抽空泵浦场,并且由此产生很高的反射率(大于106)。这项技术可用于共轭微弱信号(小于10-13J),或者可以用于把大部分泵浦能量转移到共轭光,对此技术作了回顾。     

单光束泵浦高反射率的KNSBN:Ce晶体的相位共轭镜

提出了一种利用单光束泵浦产生共轭光的方法,并用此方法采用KHNSBN:Ce光折变晶体实现了高反射率的相位共轭镜。     

专利

美国加州Hughes Electronics公司的A.A.Betin等人提出一种环路4波混合相位共轭反射镜的设计方案。小型环路相位共轭器是由一个非线性元件、光电二极管和光学增益介质组成。非线性元件前表面透射光,后表面反射光。在前表面和后表面之间是非线性光学介质,信号光束入     

杨氏双缝干涉实验测量涡旋光束的轨道角动量

研究了平面波经过螺线型相位板后产生的涡旋光束,经双缝干涉后在干涉场中干涉条纹的分布情况。详细介绍了涡旋光束的拓扑荷数对干涉条纹分布的影响。发现同平面波的竖直干涉条纹相比较,涡旋光束的干涉条纹,从顶部向底部看去,沿着横向出现移动,并且移动的大小和方向与拓扑荷数的取值有关。通过观测干涉条纹,可以得到涡旋光束的拓扑荷数。涡旋光束由于携带轨道角动量可应用于新型的光信息编码与传输,研究结果可望在这种新型的光信息编码与传输中得到应用。     

受激布里渊散射相位共轭镜在高功率纳秒激光器中的应用进展

受激布里渊散射(Stimulated Brillouin Scattering, SBS)是一种光学三阶非线性效应,其反射光具有相位共轭特性,在振幅、相位、偏振方面与入射光呈现时间反演关系,并保持与入射光相同的波前。在主振荡功率放大（Master Oscillator Power-Amplifier, MOPA）结构的纳秒激光器中,激光放大器中的热效应及光路中大量的光学元件使传输光束存在严重的波前畸变,在恶化光束质量的同时也限制了功率进一步提升的可能性。在此类激光器中使用基于受激布里渊散射的相位共轭镜(Stimulated Brillouin Scattering Phase Conjugate Mirror, SBS-PCM),使光束往返通过引入严重波前畸变的激光放大器能够实时补偿畸变,从而优化激光器的输出光束质量,并有利于功率的进一步提升,进而促进纳秒激光器向着兼顾高功率和高光束质量的方向发展,因此在高功率纳秒激光器中得到广泛应用。文中首先从理论方面简要介绍了SBS-PCM的基本原理及其相位共轭特性,其次对比了不同SBS-PCM介质的特点及适用范围,概述了国内外机构对SBS-PCM的研究进展及高功率纳秒激光器中SBS-PCM的典型应用情况及发展历程,并最终对SBS-PCM发展趋势进行了展望。     

利用相位共轭实现单根光纤直接传输图象

利用相位共轭介质——光折变晶体掺铁铌酸锂(Fe:LiNbO_3)产生的简并四波混频的波前反转性质,补偿了多模光纤由于模色散引起传输图象的畸变,实现单根多模光纤直接传输图象;研究了相位共轭对传输图象光场偏振态的影响。     

直视合成孔径激光雷达自补偿高速空间波前调制器

提出了一种直视合成孔径激光雷达的高速空间相位调制方法。将一束空间偏振光束分为两束同轴同心且正交偏振的光束。在交轨向,将两个光束调制成随时间正弦变化且变化方向相反的空间相位;在顺轨向,将两束光调制成具有符号相反曲率半径的相位,在慢时间轴上产生与目标顺轨向位置有关的空间二次项相位历程。此种调制方法,在顺轨向具有自动补偿抖动的功能,可以有效地防止平台抖动对成像的影响。     

基频倍频光波前面的相位控制技术

结合数字干涉技术和倍频技术,设计了一种在相干控制中诊断相他波阵面畸变和判断其一致性的实验方案,实现了对基频倍频光波前面相位畸变的诊断.制作了一套自动相位修正系统.成功地应用于相干控制实验中.该系统利用相位畸变诊断算法,根据光强与相位差的关系求出相位差的空间形貌,计算出驱动压电陶瓷伸缩的电压值,使产生畸变的镜面朝相位畸变缩小的方向调整.实验结果表明,该系统可实时地自动纠正基频光与倍频光光束波前面的相位差,实现两相位面在全光孔径内保持一致.